場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查研究

張強(qiáng)，張立奉，徐添華

1.廣州開(kāi)投生態(tài)環(huán)境建設(shè)有限公司；2.廣東省工程勘察院

一、背景簡(jiǎn)介

我國(guó)經(jīng)歷了四十多年的經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，近年進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。這期間產(chǎn)生了大量關(guān)閉搬遷的工業(yè)企業(yè)，這些工業(yè)企業(yè)搬遷后遺留下來(lái)大量污染場(chǎng)地給開(kāi)發(fā)利用過(guò)程帶來(lái)了巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。為了防范關(guān)閉搬遷企業(yè)場(chǎng)地帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)，2016年國(guó)務(wù)院頒布的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“土十條”）明確要求針對(duì)關(guān)閉搬遷企業(yè)場(chǎng)地開(kāi)展土壤污染狀況調(diào)查；2019年實(shí)施的《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》使得我國(guó)土壤污染防治步入了法制化的快車(chē)道。與之配套的由國(guó)家生態(tài)環(huán)境部頒布了土壤污染狀況調(diào)查及修復(fù)的系列導(dǎo)則及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)土壤污染調(diào)查科學(xué)化及規(guī)劃化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。

場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查目的是通過(guò)科學(xué)系統(tǒng)的調(diào)查活動(dòng)明確調(diào)查地塊內(nèi)土壤及地下水是否存在超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值的污染物，以及污染物的面積及深度，從而為場(chǎng)地修復(fù)工程量計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。土壤是由氣-液-固三相組成的復(fù)雜非均相系統(tǒng)，這使得土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程極其復(fù)雜。場(chǎng)地的土壤污染狀況受到地塊工業(yè)生產(chǎn)歷史、特征污染物特點(diǎn)以及場(chǎng)地水文地質(zhì)條件等因素的影響。特別是場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件，是決定土壤中污染物遷移擴(kuò)散過(guò)程的關(guān)鍵影響因素。因此水文地質(zhì)勘查是場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查過(guò)程中的重要調(diào)查內(nèi)容，水文地質(zhì)勘查結(jié)果可為場(chǎng)地污染狀況分析提供可靠支撐。

二、場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查內(nèi)容

場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查內(nèi)容主要包括：

（一）場(chǎng)地土層分布調(diào)查

土層分布調(diào)查是場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)內(nèi)容。在實(shí)際調(diào)查過(guò)程中，常采用在調(diào)查區(qū)域進(jìn)行鉆探孔采集垂直方向上的巖芯樣品，準(zhǔn)確劃分調(diào)查場(chǎng)地內(nèi)各區(qū)域的土層分布狀況。調(diào)查的重點(diǎn)區(qū)域包括生產(chǎn)車(chē)間、原輔料及成品倉(cāng)庫(kù)、廢水處理區(qū)、固廢貯存區(qū)域等污染風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域。在此調(diào)查基礎(chǔ)上，可以繪制調(diào)查區(qū)域內(nèi)各方向上土層結(jié)構(gòu)剖面圖、分布圖等，為場(chǎng)地污染狀況和污染物擴(kuò)散狀況進(jìn)一步分析提供有效的參考依據(jù)。

（二）場(chǎng)地地下水流場(chǎng)調(diào)查

場(chǎng)地地下水流場(chǎng)調(diào)查的主要關(guān)注對(duì)象是地下水賦存條件，包括潛水賦存、微承壓水賦存、賦存土層分布等。通過(guò)對(duì)地下水賦存條件的調(diào)查可建立調(diào)查場(chǎng)地相應(yīng)的水文地質(zhì)模型，揭示出場(chǎng)地土層分布規(guī)律，為后續(xù)土壤污染調(diào)查取樣點(diǎn)位布設(shè)位置和深度，以及地下水監(jiān)測(cè)井設(shè)置布點(diǎn)位置、深度、濾孔設(shè)置位置提供依據(jù)。利用設(shè)置的地下水監(jiān)測(cè)井中水位變化數(shù)據(jù)，可獲取場(chǎng)地內(nèi)地下水流向及流速等數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步繪制地下水流向和流速圖，從而為場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及修復(fù)實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）場(chǎng)地土壤關(guān)鍵參數(shù)測(cè)定

場(chǎng)地土壤關(guān)鍵參數(shù)包括理化系數(shù)、滲透系數(shù)及彌散系數(shù)等，這些關(guān)鍵參數(shù)的獲取是建立場(chǎng)地污染擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)及依據(jù)。

（1）理化系數(shù)：根據(jù)設(shè)計(jì)鉆探孔取樣點(diǎn)位及深度，采集土壤樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，獲取不同點(diǎn)位、不同深度的土壤分類層中的理化性質(zhì)參數(shù)，如濕度、密實(shí)度、有機(jī)質(zhì)含量、垂直透水系數(shù)和橫向透水系數(shù)等。

（2）滲透系數(shù)：滲透系數(shù)是場(chǎng)地調(diào)查分析的重要指標(biāo)，其能實(shí)現(xiàn)污染物變化情況的系統(tǒng)掌控。建立被調(diào)查場(chǎng)地水文地質(zhì)模型，選擇有代表性的區(qū)域和監(jiān)測(cè)井開(kāi)展水文地質(zhì)試驗(yàn)，包含抽水、注水試驗(yàn)，獲取場(chǎng)地透水層滲透系數(shù)?？梢匝芯课廴疚镌诘叵滤幸苿?dòng)時(shí)的濃度變化，判定場(chǎng)地內(nèi)污染的空間范圍，推測(cè)遷移規(guī)律。

（3）彌散系數(shù)。通過(guò)彌散試驗(yàn)?zāi)M污染物在各土體、含水層水平方向和垂直方向污染，建立數(shù)學(xué)模型，采用近似解析解、數(shù)值解求得阻滯系數(shù)和彌散度，再轉(zhuǎn)換成彌散系數(shù)[1]。

三、場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查流程及技術(shù)要點(diǎn)

（一）場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查流程

場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查一般與地塊土壤污染狀況調(diào)查同步開(kāi)展。（1）在進(jìn)場(chǎng)調(diào)查之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)場(chǎng)地的實(shí)際利用歷史、生產(chǎn)情況、平面布局及區(qū)域地質(zhì)等資料進(jìn)行全面的分析，編制有針對(duì)性的土壤及地下水采樣方案；（2）在進(jìn)場(chǎng)鉆探采樣調(diào)查時(shí)，在根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行土壤及地下水采樣的同時(shí)，重點(diǎn)選取具有代表性區(qū)域的土壤巖心樣品進(jìn)行相應(yīng)的水文地質(zhì)參數(shù)的檢測(cè)、分析和研究，全面的掌握?qǐng)龅厮牡刭|(zhì)特征；（3）結(jié)合上述樣品檢測(cè)結(jié)果，建立相應(yīng)的地塊污染模型，確定污染物的擴(kuò)散邊界，從而科學(xué)的制定相對(duì)應(yīng)的治理方案。具體調(diào)查流程圖如圖1所示[2]。

圖1 場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查及水文地地質(zhì)勘查流程圖

（二）場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查技術(shù)要點(diǎn)

（1）選擇合適的勘查點(diǎn)。作為水文地質(zhì)勘查的核心，勘查點(diǎn)的選擇十分關(guān)鍵，它決定水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與否，因此應(yīng)特別注意以下要點(diǎn)：①應(yīng)對(duì)所勘查的場(chǎng)地進(jìn)行全面的規(guī)劃，并結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際生產(chǎn)利用情況確定勘查位置，且在調(diào)查范圍內(nèi)的勘查點(diǎn)數(shù)量應(yīng)大于3個(gè)；②在進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)井設(shè)置過(guò)程中，應(yīng)選擇靠近地下水資源的區(qū)域，便于對(duì)地下水資源的污染情況進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)；③不同的場(chǎng)地情況，選取的勘查點(diǎn)數(shù)量也不盡相同，在實(shí)際工作當(dāng)中，應(yīng)全面了解場(chǎng)地可能的污染成因，以及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，合理的增加勘查點(diǎn)的數(shù)量，確保可以更加全面的獲得污染場(chǎng)地的水文地質(zhì)勘查結(jié)果。

（2）污染場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查采樣。①進(jìn)行表層土取樣過(guò)程中，一般選擇經(jīng)過(guò)回填處理之后的土壤，且土壤的深度應(yīng)控制在1.5米以內(nèi)。不同的場(chǎng)地情況，選取的表層土也不盡相同，實(shí)際工作中還應(yīng)當(dāng)結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，選擇適宜的樣品，從而提高勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。②進(jìn)行水文取樣過(guò)程中，一般會(huì)選擇第一層含水層的水樣，然后根據(jù)不同污染場(chǎng)地的實(shí)際情況，在確定是否進(jìn)行第二層含水層的取樣工作。③進(jìn)行隔水層采樣時(shí)，應(yīng)注意樣本盡量選擇隔水層的表層土。

（3）場(chǎng)地水文地質(zhì)參數(shù)檢測(cè)與試驗(yàn)。①土壤污染分析：主要是對(duì)場(chǎng)地污染前后的土壤顆粒大小、有機(jī)物含量以及單位重度變化進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)其污染程度進(jìn)行評(píng)估；②污染物分析：結(jié)合污染場(chǎng)地形成的原因和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)具體的污染物進(jìn)行分析，并評(píng)估相關(guān)的污染質(zhì)指標(biāo)[3]。

四、場(chǎng)地水文地質(zhì)勘查實(shí)施案例

某化工廠位于廣東省東部，場(chǎng)地占地面積約4萬(wàn)平方米，該地塊進(jìn)行高錳酸鉀及高錳酸鈉生產(chǎn)超過(guò)30年，因區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)及規(guī)劃調(diào)整關(guān)停搬遷后進(jìn)行場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查。根據(jù)前期資料分析，初步調(diào)查階段共計(jì)在地塊內(nèi)布設(shè)土壤點(diǎn)位24個(gè)，具體如圖2所示。根據(jù)土壤鉆探點(diǎn)位巖心樣品的分層狀況，將場(chǎng)地內(nèi)不同方向的點(diǎn)位土壤分層情況連接起來(lái)可以獲得不同方向上的土壤地質(zhì)剖面圖（如圖3）。根據(jù)土壤檢測(cè)數(shù)據(jù)，點(diǎn)位ZK18、ZK17、ZK16、ZK6以及ZK8點(diǎn)位均有污染物超過(guò)篩選值，其中ZK18、ZK17、ZK16以及ZK8點(diǎn)位主要為表層重金屬錳超篩選值，ZK6錳的超標(biāo)深度達(dá)到了6米。從這幾個(gè)點(diǎn)的地質(zhì)剖面可以進(jìn)一步分析原因，ZK6點(diǎn)位往下缺乏滲透系數(shù)較小的粉質(zhì)黏土層，造成錳污染物的下滲，從而引起深層土壤的污染，其他點(diǎn)位下均有粉質(zhì)黏土層可以對(duì)污染物向下擴(kuò)散起到一定的截留作用。

圖2 調(diào)查地塊布點(diǎn)圖及水文地地質(zhì)勘查剖面分布

圖3 調(diào)查地塊3-3’地質(zhì)剖面圖

五、主要結(jié)論

水文地質(zhì)勘查在場(chǎng)地土壤污染狀況調(diào)查過(guò)程中有著重要作用，其勘察的主要內(nèi)容包括確定場(chǎng)地土層分布、確定場(chǎng)地地下水流場(chǎng)及測(cè)量土壤關(guān)鍵參數(shù)等?？辈斓慕Y(jié)果可為判斷調(diào)查場(chǎng)地的污染狀況提供科學(xué)依據(jù)，為后期場(chǎng)地修復(fù)提供基礎(chǔ)保障。